罗布泊杂卤石沉积特征及成因机理探讨

罗布泊是世界最大的盐湖之一。罗布泊第四纪地层中不仅蕴藏有超大型规模的卤水钾盐矿床,同时也沉淀了一定规模的固体钾盐矿,杂卤石是主要的固体钾矿物。罗布泊杂卤石主要分布于罗北凹地内部,分布区长轴走向与罗北凹地走向一致,面积约326km2;剖面上,杂卤石分布区呈不对称的扁透镜体状。杂卤石以杂卤石岩或含杂卤石钙芒硝岩等形式产出,杂卤石岩及含杂卤石岩呈薄层状分布,最多达12层,埋深10～38m,其KCl含量一般为3%～10%,最高达15.48%。研究表明,罗布泊杂卤石成因机制有2种:①盐湖(钙芒硝阶段)沉积期间,可能出现气候热波动事件,卤水化学体系演化到杂卤石相区,导致杂卤石结晶析出,主要形成方式为杂卤石交代钙芒硝,部分纯杂卤石岩可能直接从卤水中沉淀出来;②盐湖晚期或干盐湖阶段,石盐晶粒间卤水受地表水混合发生掺杂作用,导致杂卤石析出并沉积于石盐等晶粒间。罗布泊杂卤石等固体钾盐资源具有一定的成矿潜力,查明其成因和分布规律可为勘查评价罗布泊固体钾盐提供理论支持。     

罗布泊盐湖区固体钾盐沉积特征、分布及成因探讨

文章对罗布泊盐湖区杂卤石、光卤石、钾盐镁矾等不同类型固体钾盐矿物特征、分布及成因进行了分析总结。杂卤石主要产于罗北凹地内部沉降区,以交代成因类型为主,代表了以硫酸盐型卤水为主体的罗布泊盐湖残余卤水钾镁富集到一定程度与石膏、钙芒硝发生水-盐反应的产物。光卤石沉积主要产于断陷带（近）地表,为深部氯化物型卤水经断裂向上运移至地表、与浅部卤水掺杂经蒸发浓缩而成。钾盐镁矾主要产于南小团地区,其形成可能与凹陷基底反转、罗北凹地高浓度卤水回灌有关。罗布泊盐湖区不同类型的固体钾盐沉积是构造-物源-气候3种成钾要素在特定时间窗下耦合的产物：在干旱气候条件下,构造活动一方面导致盆地地貌分异形成更加封闭的成钾次级凹地,为钾盐沉积提供可容纳空间;另一方面活化断裂为深部流体补给盐湖提供通道,为钾盐沉积提供不同类型的物质来源,改变盐湖卤水化学组成最终形成不同类型钾盐矿物。     

罗布泊盐湖钾盐矿床分布规律及控制因素分析

罗布泊盐湖位于塔里木盆地东部,是世界最大第四纪干盐湖之一.自中更新世以来,罗布泊北部受到新构造运动影响,一方面,发生抬升活动;另一方面,产生地堑式断裂及次级盆地(凹地).调查发现罗布泊的次级凹地及断陷带内蕴藏有钾盐矿床,主要是卤水钾盐矿床;这些钾盐矿床(或成钾凹地)的分布具有方向性和一定等间距性.罗布泊卤水钾矿,除在罗北凹地外,在其外围的较小凹地内也有分布,表现为"卫星式"分布模式;而在地堑式断裂带延伸的范围区内也出现卤水,其分布表现为"含水墙"状模式.固体钾盐沉积于罗北凹地中心区及外围断陷带内,其形态与展布方向也受到地堑式断裂控制,其沉积模式有"浓缩中心式"和"构造洼地式"两种,前者钾盐沉积区面积均较大,钾矿面积占凹地面积近1/4,而后者沉积区面积很小,钾盐沉积基本分布于整个洼地内;固体钾盐分布区形态主要呈"条带状"模式.其长宽比值平均为3.58.除了构造应力作用外,罗布泊凹陷的几何形态、面积与补给来源方向等亦对罗布泊钾盐矿床的分布有一定影响作用.掌握罗布泊钾盐矿床的分布规律及控制因素,对于古代钾盐勘查具有重要参考价值.     

四川盆地三叠系杂卤石的时空分布、显微特征及成因研究

四川盆地是我国重要的成盐聚钾盆地,三叠系嘉陵江组、雷口坡组发育大量的杂卤石,具分布广泛、层数多、累计厚度大的特点。前人对杂卤石的微观结构及成因机制研究较少,影响了四川盆地杂卤石钾盐资源的勘查及深部化学开采。本次研究通过野外调查,结合薄片、电子探针、定量光谱分析及蒸发试验等方法,开展杂卤石的微观组构特征及成因机制研究。研究发现四川盆地杂卤石的分布与盐岩分布并不一致,杂卤石主要分布在广安—武胜、邛崃—浦江、长寿—垫江地区,四川盆地以发育“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”、“硬石膏—杂卤石—硬石膏”两种成钾序列为主,微观形态以 ① 呈块状、片状、集合体状、不规则粒状与石盐、硬石膏共生;② 呈放射状、纤维状、花瓣状与硬石膏共生;③ 呈星点状、碎片状、港湾状与硬石膏共生三种为主。研究认为杂卤石主要有原生沉积及后生交代两种成因,“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”型的杂卤石应为从饱和含钾卤水中直接析出,“硬石膏—杂卤石—硬石膏”型杂卤石为交代成因,杂卤石交代硬石膏,具明显的交代残余结构,钾石膏可能作为交代过程的中间产物。盐类矿物在沉积成岩—埋藏变形变质—差异隆升改造等漫长的过程中会出现溶解、交代、重结晶等改造和重塑,形成现今四川盆地含盐剖面的组合特征。     

新疆罗布泊第四纪盐湖上升卤水流体及其成钾意义

野外调查发现，新疆罗布泊罗北凹地等干盐湖地表分布有众多的流体上升或上涌通道，其形状特征呈“垂直的孔洞”、“泥火山口”、“枣状小坑”及“粘附沙丘”等。研究认为，地下卤水流体过去和现在正是通过这些通道上升，至地表排泄或进入盐湖水体及沉积物中；这些地下流体主要源于深部地层水和大气循环水等；上升流体补给罗布泊的罗北凹地等次级盐湖，为钾盐成矿提供重要的物质基础，并导致钙芒硝的大量沉积，促进了盐类沉积物的成岩过程。同时，上升流体的补给还在罗布泊盐湖区近地表处产生了固体钾盐矿的沉积。     

川东北黄金口背斜三叠系深部杂卤石特征及成因探讨

川东北早中三叠纪具备成盐成钾条件,黄金口背斜地区发现深部富钾卤水已经有近40年的历史,但是尚无对深层杂卤石的系统研究。近年,四川省启动了新一轮的找钾工作,并在黄金口背斜地区施工了钾盐探井,文章依托钻孔编录及测井资料,对该孔含盐系地层沉积特征进行了研究,并系统采集了3500 m以深的杂卤石、石盐、硬石膏等蒸发岩样品进行了分析测试。该孔杂卤石主要赋存于嘉陵江组五段二亚段与雷口坡组一段一亚段含盐地层中,可细分为4个成盐旋回,共发现杂卤石矿层8层,累计厚度33.5 m。该孔杂卤石主要呈薄层状产于硬石膏中,部分呈斑点状、团块状、薄层状产于石盐中,镜下呈半自形-他形粒状、板状、柱状结构,结合粉晶X衍射及扫描电镜观察,初步认为该孔杂卤石为原生沉积成因。     

罗布泊盐湖巨量钙芒硝沉积及其成钾效应分析

罗布泊盐湖位于新疆塔里木盆地东部,盐湖沉积的主要盐类矿物是钙芒硝,其资源量巨大,卤水钾矿赋存于钙芒硝岩晶间孔隙中,显然,钾盐的聚集与钙芒硝沉积有着密切的联系。文章通过对罗布泊盐湖的钙芒硝沉积特征研究,探讨了钾盐矿床的形成与钙芒硝的沉积关系。研究显示钙芒硝沉积时期,古气候具有“热”的特点,有利于钙芒硝沉积;盐湖物质来源有“富硫酸根”的地表水,也可能存在富钙水的补给。结晶试验显示,罗布泊现代卤水与含氯化钙水掺合后,蒸发析出石膏和水钙芒硝;同时,早期沉积的石膏被交代成为钙芒硝,这两种方式是钙芒硝形成的主要机制。罗布泊钙芒硝的成钾效应主要表现于3个方面:钙芒硝具有菱板状结构,在沉积和成岩过程中钙芒硝岩发育大量孔隙;钙芒硝孔隙储集了富钾卤水;大量钙芒硝的析出导致卤水中钾离子相对富集。研究认为,罗布泊盐湖巨量钙芒硝的沉积控制了钾盐的形成和分布,钙芒硝岩成储钾盐的认识在实践上推进了罗布泊盐湖的找钾工作。     

四川盆地广安构造三叠系深藏杂卤石地质特征及找钾启示

广安构造作为四川盆地重要的隐伏含钾构造之一,下—中三叠统雷口坡组—嘉陵江组杂卤石广泛发育。前人对杂卤石的找钾启示研究较少,杂卤石是否是易溶性钾盐的找矿标志尚无定论。本文通过野外调查、老井复查,结合广安构造ZK1井测录井、岩心样品测试等资料开展杂卤石地质条件及找钾启示研究,以期为广安地区下一步钾盐勘探开发提供参考。ZK1井钻遇杂卤石矿（化）层6层,单层厚度最大为7.03 m,累计厚度可达11.21 m。杂卤石主要呈块状、浸染状与硬石膏共生,少量条带状、簇状、星点状。镜下可见杂卤石呈板状、纤维状、它形粒状、放射状、团块状等。含钾剖面序列为“硬石膏—杂卤石—硬石膏”,KCl最高品位22.9%,平均品位14.57%,石盐层不发育。研究认为ZK1井杂卤石以后生交代成因为主,少量原生成因。在靠近盐湖中心区域,硬石膏层相对较薄的凹陷地段,很可能是易溶性钾盐的找矿突破点。

     

川东北嘉陵江组嘉四-五段杂卤石地震识别及属性预测方法

杂卤石作为一种重要的钾盐矿产,在川东北地区下三叠统嘉陵江组嘉四-五段(T₁j^4-5)分布广泛,而T₁j^4-5埋藏深,杂卤石横向分布不稳定,利用地震技术对杂卤石进行预测是本区钾盐勘探的必要需求。而杂卤石夹杂在低速盐膏岩和高速膏云岩互层的地层中,一般单层较薄,在地震剖面上反应弱,地震识别困难。本文通过井震联合对比和地震正演分析,总结了杂卤石的地震响应特征,认为杂卤石由于形成机理的特殊性,其一般位于厚层盐膏层的上部,因此在地震上具有低频、强波谷背景上的高频、弱振幅的特征。在低频地震剖面上,杂卤石对应低频、强波谷的部位;而在高频地震剖面上,杂卤石对应高频、弱波峰的部位。在此基础上,通过分析传统的层属性在杂卤石预测上的难点和制约因素,提出了利用杂卤石在高、低频地震体上的幅频差异特征,通过体属性运算预测杂卤石分布的技术方法,并取得了较好的预测效果。该方法可为其他地区杂卤石的地震识别和预测提供借鉴。研究结果认为,杂卤石在纵向上主要发育于T₁j^4-5第2旋回盐膏层的上部,平面上主要在盐膏层塑性变形增厚的部位富集,呈条带状展布。     

川东北宣汉地区新型杂卤石钾盐矿的地球化学特征及其意义

新型杂卤石钾盐矿分布于川东北宣汉地区早-中三叠世蒸发岩层中,以杂卤石碎屑不均匀的分布于石盐层为特征。笔者对HC3井新型杂卤石钾盐矿段进行连续取样,并进行水溶化学实验,根据其可溶部分的主量、微量元素特征发现:①溶液中的(K+Mg)/Ca值平均为1.24,略小于杂卤石中的(K+Mg)/Ca值(1.27),整体损失率为2.36%,远小于CaSO4组分在杂卤石中的含量(48%),表明杂卤石在石盐基质溶解形成的NaCl溶液中有较好的溶解度,有利于溶采;②Br×103/Cl值分布在0.16～0.44,显示新型杂卤石钾盐矿的蒸发阶段位于正常石盐阶段内,整体较高,蒸发阶段稳定无剧烈波动,仅顶部出现快速淡化,结合前人对杂卤石的成因研究,笔者认为石盐层不具备形成杂卤石的条件,杂卤石碎屑是一种"外来物";③含硬石膏碎屑中,(K+Mg)/Ca值随着Br×103/Cl值的增加而增高,表明碎屑中的杂卤石的含量随成盐卤水浓缩程度的升高而增加。     

Features and Formation Mechanism of Faults and Potash-forming Effect in the Lop Nur Salt Lake, Xinjiang, China

1 Introduction The Lop Nur Salt Lake, located in the eastern part of the Tarim Basin, Xinjiang, China, has become a playa in the Quaternary. It is under the jurisdiction of Ruoqiang County, Xinjiang, being ~450 km east of Korla City, the capital of the Bayingolin Mongolian Autonomous Prefecture (Fig. 1), and 300 km south of the seat of Shanshan County. The geographic coordinates are 90o00'–91o30' E and 39o40'– 41o20' N. Field survey and drilling since 1995 have revealed an occurren…     

罗布泊盐湖晶间卤水运动特征及其动力学分析

根据地下水运动的一般规律，阐述了罗布泊盐湖钙芒硝储卤层及富钾卤水的特性，并讨论了该卤水层的变化特性。在罗布泊干盐湖区采用^14C测年技术、人工放射性同位素技术和化学示踪技术，研究晶间卤水循环速率、卤水渗流方向及渗透流速与实际流速，揭示罗布泊盐湖晶间卤水处于缓慢的流动及交替状态。探讨了新构造活动、古气候变化、地层静压力作用、深部地层水及大气降水补给作用等因素对罗布泊盐湖晶间卤水运动的控制和影响，提出了晶间卤水的运动模式。     

罗布泊断陷带内形成富钾卤水机理研究

罗布泊干盐湖位于新疆塔里木盆地东部。1995年以来,在罗布泊发现了超大型规模钾盐矿床,钾盐资源主要赋存于罗北凹地等盐系地层中。近年来调查发现,在罗布泊分布有地堑式张性断陷带,不仅控制成钾凹地的形成,其本身也储集卤水,蕴藏有一定规模的卤水钾盐资源。地球物理（EH-4）测量显示,断陷带深达1 000 m处有卤水存在的信息;断陷带内钻孔卤水化学分析结果揭示,下部卤水比重高于上部,卤水中氯化钾含量也呈“下高上低”的态势,这与盐湖蒸发析盐序列不一致或正相反。文章认为,卤水垂向对流是导致卤水化学特征垂向分异的机理,即,在罗布泊盐湖演化过程中,断陷带内出现较小规模的洼地或盐湖,湖表水蒸发浓缩形成卤水,上部卤水比重不断增加,并沿张性断裂逐渐向下部或深部流动、渗透,形成了卤水的对流;由于罗布泊地堑式断陷带长达30～50 km,向下延长深度可达1 000 m,这些都说明罗布泊断陷带内可以形成和储集一定规模的富钾卤水,它们应该成为今后罗布泊盐湖钾盐资源扩大找矿的新空间。     

罗布泊第四纪卤水钾矿储层孔隙成因与储集机制研究

罗布泊第四纪盐层中储集丰富的卤水钾盐资源，储集层主要为钙芒硝岩。研究表明，其储卤孔隙可划分为：原生晶间孔隙、准原生晶间孔隙、次生孔隙；次生孔隙又分为溶蚀孔隙、交代孔隙和晶洞孔隙。本文主要通过类比分析，确定钙芒硝岩在浅埋藏期间，在其原生沉积孔隙基础上，发育准原生晶闸孔隙，即蜂窝状孔隙，并在其中储集了大量富钾卤水。研究揭示出钙芒硝岩孔隙的发育的与矿物的菱片－菱板状结构、点－面式接触的“杂乱分布”密切相关。由于钙芒硝岩具有相对较的在硬度，其中大多数孔隙在埋藏过程中得以保存，同时，钙芒硝岩在承压环境中受溶蚀作用还可产生晶沿孔隙，这两种孔隙均储集了大量的卤水钾资源。     

罗布泊盐湖环状影像成因解释

根据遥感影像信息特征和盐湖气候变化模型,结合盐湖沉积特征和现代盐湖演化理论,通过对环状影像的成因进行解译和分析,将环状影像反映的1000年来盐湖气候变化的信息与北半球同期气候变化曲线对比,认为罗布泊盐湖是现代沉积形成的,是现代盐湖向干盐湖的演化历程中,由于气候冷暖交替变化而使盐湖沉积发生规律性变化的结果。     

罗布泊盐湖成钾规律研究与找矿进展

第四纪时期,罗布泊盐湖独特的地理及气候环境形成了世界罕见的巨量钙芒硝沉积及其晶间富钾卤水的大规模聚集成矿。故此,罗布泊盐湖环境演化与钾盐矿床的成因一直备受国内外地质学家关注。罗北超大型卤水钾盐矿床从1995年发现至今已有20余年,其钾盐地质科学研究、勘查开发等均取得了重大进展,并已建成世界最大的硫酸钾肥生产基地。文章详细回顾、总结罗布泊超大型卤水钾矿发现以来的盐湖沉积演化、成钾条件、成钾理论研究及找矿勘查方面的重要成果,探索成矿理论创新与找矿突破的内在规律与联系。罗布泊钾盐成矿研究基本演变是:(1)基于盆地分隔、矿随盆移的概念,发展从"高山深盆"模式到"高山深盆-迁移成矿"模式,取得罗北凹地找矿突破;(2)基于巨量钙芒硝的发现,突破盐湖石盐阶段成钾的"三阶段"模式,提出"二阶段"模式,推动罗北及外围大规模勘查;(3)基于地堑式断陷带的发现,提出"含水墙"成藏模式,使找矿从"水平状"到"直立状"储藏模式转变,取得深部找矿突破等。总之,罗布泊盐湖成钾理论的每次创新认识,相应地带来找矿突破进展;继续深入加强盐湖钾盐矿床形成规律研究,可能还会带来钾盐成矿的新认识,开拓找矿方向。     

《地质学报》、《地质学报》（英文版）和《地质论评》全部入选“中国期刊方阵”

罗布泊盐湖位于新疆塔里木盆地东部，自古以来，一直引起国内外探险家的极大兴趣，近代开展探险考察，现代进入地质调查与科学研究阶段。自1995年在罗布泊罗北凹地发现超大型钾盐矿床以来，罗布泊盐湖地质科学研究与资源调查进入了一个新阶段。钾盐找矿取得重大进展，罗北凹地获得2．5亿吨卤水氯化钾资源／储量，达超大型规模；首次发现卤水钾矿床储藏于钙芒硝岩中，属一种新类型钾盐矿床，而且是一个优质整装的硫酸盐型钾盐矿床；继而，在罗北凹地外围又发现四个中型钾盐矿床，累计氯化钾资源量数千万吨。钾盐成矿理论方面，提出和完善了“高山深盆迁移论”，“两段式成钾论”和“含水墙成钾”模式等，这些成矿认识，指导了罗布泊盐湖钾盐大规模勘查和扩大找矿。钾盐开发方面，2000年，成立新疆罗布泊钾盐公司，先后完成中试，建成年产4万吨硫酸钾示范厂，2006年4月25日，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司120万吨钾肥项目开工。罗布泊钾盐的开发可望在我国西部欧亚大陆桥沿线建成第二个钾肥生产基地，对缓解我国钾盐紧缺状况，促进地方经济发展、保持社会稳定、巩固边防均具有重要意义。